nanomateriaalien

Nanomateriaalit ovat aineita, joiden pääkoko on alle 100 nanometriä. Tämän mittakaavan piirteet tuovat suurta pinta-alaa suhteessa tilavuuteen ja voivat esiintyä kvantti-ilmiöitä sekä uusia ominaisuuksia, kuten parantunutta lujuutta, kemiallista reaktiokykyä tai optista muuntuvuutta.

Nanomateriaalit jaetaan tyypillisesti koon ja geometrian mukaan: 0D nanopartikkeleiksi, 1D nanorakenteiksi (nanorodit, nanotubukset), 2D nanosheet- eli levymaisiksi rakenteiksi (grafiini, MoS2) sekä 3D-nanokomposiitteihin. Esimerkkejä käytetyistä materiaaleista ovat hiilinanomateriaalit kuten nanotubukset ja grafiini, oksidit kuten TiO2 ja ZnO sekä piidioksidi (SiO2); kvanttipisteet kuten CdSe.

Valmistusmenetelmät jakautuvat top-down- ja bottom-up-lähestymistapoihin. Top-down -menetelmissä suurempia rakenteita pilkotaan pienemmiksi, kun taas bottom-up -menetelmät rakentavat rakennuspalikat yksiköistä kemiallisilla, hydro- tai solvometallisilla prosesseilla sekä höyrystys- ja sol-gel-tekniikoilla.

Sovellusalueet kattavat elektroniikka ja fotoniikka, energianvarastointi (akkuteknologia, superkondensaattorit), lääketiede ja kuvantaminen sekä ympäristö- ja katalyyttinen teknologia. Nanomateriaalien ominaisuudet mahdollistavat näissä sovelluksissa suuret suorituskyvyn edut, mutta samalla huomioitava on altistumisriskit sekä ympäristövaikutukset.

Terveys- ja ympäristövaikutukset sekä sääntely korostuvat. Nanomateriaaleja tutkitaan riskiperustaisesti, ja sääntely kuten Euroopan unionin REACH sekä OECD-ohjeet sekä alan standardit ohjaavat karakterisointia, turvallisuutta ja elinkaariarviointia.